1.一种基于锥形透镜的光线入射角度测量系统,其特征在于,包括:光阑、锥形透镜、图像接收装置、图像显示装置、以及图像处理装置;
待测光线经过光阑至锥形透镜大端端面射入锥形透镜,以不同角度入射的待测光线,会在锥形透镜中发生不同次数的全反射,当入射锥形透镜侧壁的光线不满足全反射条件时,光线从锥形透镜侧壁射出,射出的光线被图像接收装置接收并形成光斑图像;光斑图像由图像显示装置显示,并由图像处理装置提取出光斑图像的特征信息,从而结合标定数据求解出待测光线的入射角度。
2.根据权利要求1所述的一种基于锥形透镜的光线入射角度测量系统,其特征在于,
所述光阑放置于锥形透镜大端表面或上方,并且与锥形透镜同轴放置;
锥形透镜放置的方向垂直于图像接收装置接收面且尖端接触或靠近图像接收装置接收面。
3.根据权利要求1所述的一种基于锥形透镜的光线入射角度测量系统,其特征在于,
锥形透镜的参数、光阑位置和尺寸以及待测光线入射角度决定了图像接收装置接收面上光斑图像的尺寸;当待测光线平行于光轴入射时,光斑图像尺寸最小,当待测光线与光轴夹角增大时,由于子午光线在面内全反射状态和非子午面的斜全反射状态不同,使总体出射形成的光斑尺寸增大并具有不均匀性的对称结构,从而能够提取出多种图像特征。
4.根据权利要求1所述的一种基于锥形透镜的光线入射角度测量系统,其特征在于,光斑图像的特征信息包括:光斑图像分裂块数、边界夹角和图像的矩特征。
5.根据权利要求1或4所述的一种基于锥形透镜的光线入射角度测量系统,其特征在于,所述图像处理装置提取出光斑图像的特征信息后,结合锥形透镜光学参数和几何参数、光阑尺寸与位置、以及标定数据,计算待测光线入射角度;
标定数据为预先确定的数据,通过改变光线的入射角度,获取对应光斑图像,并求解每一光斑图像的特征信息,得到光斑图像的特征信息与入射光线角度之间的对应关系,从而得到多组标定数据。
6.一种基于锥形透镜的光线入射角度测量方法,其特征在于,包括:
待测光线经过光阑至锥形透镜大端端面射入锥形透镜,以不同角度入射的待测光线,会在锥形透镜中发生不同次数的全反射,当入射锥形透镜侧壁的光线不满足全反射条件时,光线从锥形透镜侧壁射出,射出的光线被图像接收装置接收并形成光斑图像;
光斑图像由图像显示装置显示,由图像处理装置提取出光斑图像的特征信息,从而结合标定数据求解出待测光线的入射角度。
7.根据权利要求6所述的一种基于锥形透镜的光线入射角度测量方法,其特征在于,所述光阑放置于锥形透镜大端表面或上方,并且与锥形透镜同轴放置;
锥形透镜放置的方向垂直于图像接收装置接收面且尖端接触或靠近图像接收装置接收面。
8.根据权利要求6所述的一种基于锥形透镜的光线入射角度测量方法,其特征在于,
锥形透镜的参数、光阑位置和尺寸以及待测光线入射角度决定了图像接收装置接收面上光斑图像的尺寸;当待测光线平行于光轴入射时,光斑图像尺寸最小,当待测光线与光轴夹角增大时,由于子午光线在面内全反射状态和非子午面的斜全反射状态不同,使总体出射形成的光斑尺寸增大并具有不均匀性的对称结构,从而能够提取出多种图像特征。
9.根据权利要求6所述的一种基于锥形透镜的光线入射角度测量方法,其特征在于,光斑图像的特征信息包括:光斑图像分裂块数、边界夹角和图像的矩特征。
10.根据权利要求6或9所述的一种基于锥形透镜的光线入射角度测量方法,其特征在于,所述图像处理装置提取出光斑图像的特征信息后,结合锥形透镜光学参数和几何参数、光阑尺寸与位置、以及标定数据,计算待测光线入射角度;
标定数据为预先确定的数据,通过改变光线的入射角度,获取对应光斑图像,并求解每一光斑图像的特征信息,得到光斑图像的特征信息与入射光线角度之间的对应关系,从而得到多组标定数据。